KR100861500B1 - 고체 전해커패시터의 제조방법 - Google Patents
고체 전해커패시터의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100861500B1 KR100861500B1 KR1020010062010A KR20010062010A KR100861500B1 KR 100861500 B1 KR100861500 B1 KR 100861500B1 KR 1020010062010 A KR1020010062010 A KR 1020010062010A KR 20010062010 A KR20010062010 A KR 20010062010A KR 100861500 B1 KR100861500 B1 KR 100861500B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- conductive polymer
- polymer electrolyte
- layer
- electrolyte layer
- capacitor
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims abstract description 59
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 27
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 12
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 claims description 4
- 125000005678 ethenylene group Chemical group [H]C([*:1])=C([H])[*:2] 0.000 claims description 3
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 5
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- -1 sodium sulfonic acid salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- KVCGISUBCHHTDD-UHFFFAOYSA-M sodium;4-methylbenzenesulfonate Chemical compound [Na+].CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 KVCGISUBCHHTDD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- HIEHAIZHJZLEPQ-UHFFFAOYSA-M sodium;naphthalene-1-sulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(S(=O)(=O)[O-])=CC=CC2=C1 HIEHAIZHJZLEPQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/15—Solid electrolytic capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G13/00—Apparatus specially adapted for manufacturing capacitors; Processes specially adapted for manufacturing capacitors not provided for in groups H01G4/00 - H01G11/00
- H01G13/04—Drying; Impregnating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/0029—Processes of manufacture
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
Abstract
본 발명은 화학중합에 의하여 형성된 전도성 고분자 전해질층의 도핑 정도를 향상시켜 커패시터가 갖는 전기적 특성을 개선하는 고체 전해 커패시터의 제조방법에 관한 것으로서, 요철이 형성된 제1 전극의 표면에 유전체 산화물층을 형성하고, 상기 유전체 산화물층 상부에 화학 중합으로 제1 전도성 고분자 전해질층을 형성하고, 상기 고분자 전해질층이 형성된 소자를 pH 1 내지 pH 6인 산성용액에 함침하고, 상기 제1 전도성 고분자 전해질층의 상부에 제2 전도성 고분자 전해질층을 전해중합에 의해 형성한 다음, 상기 제2 전도성 고분자 전해질층의 상부에 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하는 고체 전해 커패시터의 제조방법을 제공한다. 이와 같은 고체 전해 커패시터의 제조방법은 제 1 전도성 고분자 전해질층의 도핑정도를 향상시켜 전기 전도도를 증가시킴으로서 커패시터의 전기적 특성을 크게 개선한다.
고체전해커패시터, 산성용액, 화학중합, 전해중합, 전기 전도도
Description
본 발명은 고체 전해 커패시터의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화학중합에 의하여 형성된 전도성 고분자 전해질층의 도핑 정도를 향상시켜 커패시터가 갖는 전기적 특성을 개선하는 고체 전해 커패시터의 제조방법에 관한 것이다.
커패시터는 저항, 코일 등과 함께 전자 회로를 구성하는 기본적인 회로 소자로서, 두 금속 전극판을 대향시키고, 상기 전극판 사이에 절연성을 가지는 유전체층을 삽입시켜 제조하며, 이와 같이 유전체층으로 분리된 두 전극판 사이에 전하를 축적하는 기능을 한다. 커패시터의 정전(靜電) 용량은 사용되는 전극판의 면적에 비례하므로, 전극판을 요철 형태로 가공하여 표면적을 증가 시켜 커패시터의 정전 용량을 증가시키는 방법이 통상적으로 사용되고 있다. 이와 같이 요철형태의 전극판에 유전체층을 형성한 경우에는 유전체층과 다른 전극판과의 전기적 접촉을 원활히 하기 위하여, 이들 사이에 전해질을 충진하며, 이때 사용되는 전해질의 종류에 따라 커패시터를 액체 전해 커패시터와 고체 전해 커패시터로 분류한다.
액체 전해 커패시터는 액체 전해질의 이온 전도성을 이용하는 것으로서, 고주파 영역에서 액체 전해질의 저항이 현저하게 증대되어 커패시터의 임피던스가 증가는 단점이 있을 뿐만 아니라, 소자의 부피가 커지고, 사용 중 전해액이 누설될 위험성이 있다. 고체 전해 커패시터는 전해질로서 고체상의 이산화망간 또는 도전성 고분자층을 형성한 것으로서, 이와 같은 고체 전해질층을 형성하기 위한 다양한 방법이 알려져 있다.
불용성의 이산화망간을 전해질층으로 형성하기 위해서는 유전체층 상부에 먼저 낮은 농도(약 10중량%)의 질산망간 수용액을 함침하고, 이를 열분해하여 이산화망간 유전체층을 형성한 다음, 점차적으로 농도가 높은(약 70중량%) 질산망간 수용액을 함침하고 열분해하는 과정을 반복하는 방법이 통상적으로 사용되고 있다. 그러나, 형성된 이산화망간층의 전도도가 10-2 내지 10-1S/cm 정도로서, 비저항이 비교적 높아 커패시터 소자의 임피던스가 높아지고 전류 손실량이 커질 뿐만 아니라, 요철이 형성된 유전체층에 대한 질산망간 수용액의 함침성이 낮으므로, 먼저 매우 낮은 농도의 질산망간 수용액을 사용하여 함침하고 열분해하는 공정을 10 내지 15회 수행하여야 하며, 따라서 공정 횟수 및 제조 비용이 증가하는 단점이 있다.
또한, 상기 유전체층의 상부에 질산망간 수용액을 함침하고 열분해하여 얇은 두께의 이산화망간층을 먼저 형성한 다음, 이를 전도성 고분자의 모노머, 전해질염 및 첨가제가 포함되어 있는 전해액 중에 침지하고, 상기 이산화망간층을 전극으로 하여 전기화학적으로 상기 이산화망간층 상부에 전도성 고분자 전해질층을 형성하는 방법이 알려져 있으나, 이산화망간층을 형성하기 위한 열분해과정에서 유전체 산화물 피막이 훼손되어 양호한 물성의 커패시터를 제조할 수 없는 문제점이 있다.
상기와 같은 단점을 해결하기 위하여, 먼저 요철이 형성된 제1 전극의 표면에 유전체 산화물층을 형성하고, 상기 유전체 산화물층이 형성된 전극을 페릭클로라이드 또는 암모늄 퍼설페이트 등의 산화제 용액에 합침시킨 다음, 피롤, 아닐린, 티오펜 등의 모노머 용액에 함침시키고 화학 중합하여, 상기 유전체 산화물층 상부에 제1 전도성 고분자 전해질층을 형성하고, 상기 제1 전도성 고분자 전해질층 상부에 모노머, 전해질 및 기타 첨가제가 포함된 용액을 함침하고 전압을 가하여 전해중합법에 의하여 상기 제1 전도성 고분자층 상부에 제2 전도성 고분자 전해질층을 형성하는 방법이 알려져 있으나, 상기 화학적 방법에 의하여 형성된 제1 전도성 고분자층은 기계적 강도가 약하고, 일반적으로 전해 중합에 의해 형성된 전도성 고분자 보다 전기 전도도가 낮고, 따라서 커패시터의 전기적 특성이 저하되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 화학중합에 의해 형성된 전도성 고분자 전해질층의 도핑정도를 증가시켜 전기적 특성을 개선할 수 있는 고체 전해 커패시터의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전해질층과 유전체층의 접촉성을 개선하여 전기 전도도를 향상시킨 고체 전해 커패시터의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 낮은 등가직렬저항(ESR)값을 가지며, 고주파 대역에서의 정전용량(capacitance), 누설전류(Leakage Current, LC) 등의 주요 특성을 개선하고, 탄젠트 손실각(tanδ) 특성을 획기적으로 개선하는 고체 전해 커패시터의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 요철이 형성된 제1 전극의 표면에 유전체 산화물층을 형성하고, 상기 유전체 산화물층 상부에 화학 중합으로 제1 전도성 고분자 전해질층을 형성하고, 상기 고분자 전해질층이 형성된 소자를 pH 1 내지 pH 6인 산성용액에 함침하고, 상기 제1 전도성 고분자 전해질층의 상부에 제2 전도성 고분자 전해질층을 전해중합에 의해 형성한 다음, 상기 제2 전도성 고분자 전해질층의 상부에 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하는 고체 전해 커패시터의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 산성용액은 황산 용액, 초산 용액, 염산 용액 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 제1 전도성 고분자층이 형성된 소자를 상기 산성용액에 함침하는 시간은 1분 내지 60분인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 고체 전해 커패시터를 제조하기 위해서는, 먼저 요철이 형성된 제1 전극의 표면에 화학적 또는 전기화학적 방법으로 유전체 산화물층을 형성한다. 상기 제1 전극은 탄탈 또는 알루미늄과 같은 막형성 밸브 작용금속으로 이루어질 수 있으며, 탄탈 미세 분말을 바인더와 함께 1400 내지 1800℃에서 진공, 소결하여 다공성의 소결체를 형성하거나, 알루미늄 포일을 에칭하여 표면에 요철을 형성함으로서 표면적을 증가시킨 것이다. 상기 유전체 산화물층은 상기 제1 전극 금속의 산화물층으로서, 인산 수용액 내에서 상기 제1 전극을 전기 화학적으로 산화시켜 화성 피막을 형성하는 등의 통상의 방법으로 형성할 수 있다.
이와 같이 형성된 유전체 산화물층 위에 산화제 용액을 바람직하게는 감압 조건에서 함침시키고, 다음으로 제1 전도성 고분자 단량체 용액을 함침시켜, 화학 중합하여 제1 전도성 고분자층을 형성한다. 본 발명에 사용되는 산화제로는 페릭클로라이드(ferric chloride) 또는 암모늄 퍼설페이트(ammonium persulfate)등을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 제1 전도성 고분자층을 형성하기 위한 제1 전도성 고분자 단량체로는 비한정적으로 피롤(pyrrole), 아닐린(aniline), 티오펜(thiophene), 퓨란(furan), 비닐렌(vinylene) 등을 사용할 수 있다.
이와 같이 제1 전도성 고분자층이 형성된 소자를 소정 pH를 갖는 산성용액에 함침하고, 건조시켜, 상기 화학 중합에 의하여 형성된 전도성 고분자층의 도핑 정도를 개선한다. 여기서 상기 산성용액은 황산, 초산 및 염산 용액 등을 사용할 수 있으며, 이와 같은 산성 용액을 단독으로 사용하거나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이때 사용되는 산성용액의 pH는 1 내지 6인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 내지 4인 것이 좋다. 여기서 상기 산성용액의 pH가 1 미만인 경우에는 용액의 제조, 보관, 취급 등이 용이하지 못한 문제점이 있으며, 상기 산성용액의 pH가 6을 초과하는 경우에는 산도가 너무 약하므로 화학중합에 의하여 형성된 고분자 전해질층의 도핑정도를 개선할 수 없다.
상기 산성용액에 상기 제 1 전도성 고분자층이 형성된 소자를 함침하는 시간은 산성 용액의 농도에 따라 달라질 수 있으나, 통상 1분 내지 60분인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10분 내지 50분인 것이 좋다. 여기서 상기 산성용액의 함침시간이 1분 미만인 경우에는 화학중합에 의하여 형성된 고분자 전해질층의 도핑정도를 개선할 수 없으며, 상기 산성용액의 함침시간이 60분을 초과할 경우에는 장시간 함침하여도 크게 특성 개선이 없다.
이와 같이 산성용액에 의하여 도핑정도가 개선된 제1 전도성 고분자층의 상부에 제2 전도성 고분자층을 형성하기 위하여, 상기 제1 전도성 고분자층이 형성된 소자 표면에 전극을 연결하고 제2 전도성 고분자 단량체를 포함하는 전해액에 함침시킨 후, 전류를 인가함으로써 전기 화학적으로 제2 전도성 고분자층을 형성한다. 이때 상기 제2 전도성 고분자 단량체를 포함하는 전해액은 통상적인 전해중합에 사용되는 고분자 단량체 및 전해액을 포함할 수 있다. 상기 전해액에 포함되는 제2 전도성 고분자 단량체로는 비한정적으로 피롤(pyrrole), 아닐린(aniline), 티오펜(thiophene), 퓨란(furan), 비닐렌(vinlylene) 등을 사용할 수 있으며, 전해질염으로 작용하는 도판트로는 파라톨루엔설포네이트 소듐염, 나프탈렌설포네이트 소듐염, 도데실벤젠설포네이트 소듐염 등 설포닉산 소듐염류를 사용할 수 있다. 또한 첨가제로서 전도성 고분자의 중합반응을 균일하게 촉진시키기 위한 옥살릭산 등을 사용할 수 있다. 여기서 상기 제2 전도성 고분자층을 형성하기에 적합한 전해중압 적용 전류는 소자의 크기, 전해 중합되는 단량체의 종류 및 농도에 따라 적절히 변경될 수 있다.
이와 같이 형성된 전도성 고분자 전해질층의 상부에 커패시터의 제2 전극을 형성한다. 상기 제2 전극은 상기 전도성 고분자 전해질층의 상부에 그래파이트 페이스트를 코팅, 건조하여, 전기 접촉성을 개선하기 위한 그래파이트층을 형성하고, 다음으로 은 또는 니켈 등의 전도성 금속 페이스트를 코팅, 건조하여 전도성 금속층을 형성하는 것이 바람직하다. 상기 제2 전극을 형성하기에 적합한 그래파이트 페이스트는 전해 커패시터에서 통상적으로 적용되는 커패시터 등급의 페이스트를 구입하여 적용하고, 바람직하게는 5 내지 30 g/100ml H2O의 그래파이트 용액에 소자를 약 1분간 함침한 후, 110 내지 130℃에서 5 내지 15분간 건조하여 그래파이트층을 형성할 수 있다. 전도성 금속층은 유기 용매에 용해시킨 금속 페이스트에 소자를 약 10초간 함침한 다음, 110 내지 130℃에서 5 내지 15분간 건조하고, 140 내지 160℃에서 20 내지 40분간 건조하여 형성할 수 있다. 이와 같은 공정을 통하여 본 발명에 따른 고체 전해 커패시터가 완성되면 제1 및 2 전극으로부터 양극 및 음극 도선을 인출하고 에폭시 수지 등의 성형수지로 성형한다.
본 발명에서와 같이, 화학중합에 의하여 형성된 전도성 고분자 전해질층을 산성용액에 함침하는 과정을 수행하면, 화학중합에 의하여 형성된 전도성 고분자 전해질층의 도핑정도 즉, 피막성이 크게 개선되어 제조된 커패시터의 전기 전도도가 증가한다. 따라서 커패시터의 탄젠트 손실각(tanδ), 등가직렬저항(Equivalent Series Resistance: ESR), 정전용량(Capacitance) 등 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
다음으로 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 비교예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
요철이 형성된 탄탈 전극의 표면에 전기화학적 방법으로 유전체 산화물층을 형성한 다음, 상기 유전체 산화물층 위에 0.1몰/ℓ의 암모늄 퍼설페이트 용액을 30분간 함침한 후 건조하고, 다음으로 3몰/ℓ의 아닐린을 포함하는 용액(용매: 아세토니트릴)을 30분간 함침하고 건조, 세척하여 화학중합법에 의하여 제1 전도성 고분자층을 형성하였다.
다음으로, 제1 전도성 고분자층이 형성된 소자를 pH 2의 황산용액에 함침시켜 40분간 방치하였다. 상기 산성용액에 함침한 후 건조된 소자를 0.1몰/ℓ 농도의 피롤 단량체와 0.1몰/ℓ 농도의 소듐 파라톨루엔설포네이트 도판트 및 0.01몰/ℓ 농도의 옥살릭산을 포함하는 전해액에 침지하고, 상기 제1 전도성 고분자 전해질층을 전극으로 하여 0.1mA의 전류를 가함으로써 전기화학적 전해중합방법으로 제 2 전도성 고분자층을 형성하였다.
제2 전도성 고분자층이 형성된 소자를 20g/100ml H2O의 그래파이트 용액에 소자를 약 1분간 함침한 후, 120℃에서 10분간 건조하여 그래파이트층을 형성하였으며, 여기에 은(Ag) 페이스트를 도포한 다음, 120℃에서 10분간 건조하고, 다시 150℃에서 30분간 건조하여 음극 전극을 형성하였다. 상기 전극으로부터 양극 및 음극 도선을 인출하고 에폭시 수지 등의 성형수지로 성형하여 커패시터를 완성한 다음 , 1kHz의 교류를 인가하는 조건에서 정전용량, 탄젠트 손실각(tanδ) 및 LC특성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
pH 2의 황산용액 대신 pH 4인 황산용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 커패시터를 제조하였으며, 1kHz의 교류를 인가하는 조건에서 정전용량, 탄젠트 손실각(tanδ) 및 LC특성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
pH 2인 황산용액 대신 pH 6인 황산용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 커패시터를 제조하였으며, 1kHz의 교류를 인가하는 조건에서 정전용량, 탄젠트 손실각(tanδ) 및 LC특성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
제1 전도성 고분자 전해질층이 형성된 소자를 황산용액에 함침시키지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 커패시터를 제조하고, 제조된 커패시터에 1kHz의 교류를 인가하는 조건에서 정전용량, 탄젠트 손실각(tanδ) 및 LC특성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
| 구 분 | 특성 평가 결과(Test Frequency : 1㎑) | ||
| Cap. | tanδ | L.C. | |
| 실시예 1 | 93 ㎌ | 13 % | 10 ㎂ |
| 실시예 2 | 92 ㎌ | 15 % | 10 ㎂ |
| 실시예 3 | 91 ㎌ | 17 % | 9 ㎂ |
| 비교예 1 | 91 ㎌ | 19 % | 10 ㎂ |
상기 표 1에서 Cap는 커패시터의 정전용량, tanδ는 탄젠트 손실각, L.C.는 누설전류(Leakage Current)를 나타낸다. 상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법의 따라 제조한 커패시터는 전도성 고분자층의 전도도가 높으므로 등가직렬저항(Equivalent series resistance: ESR) 및 탄젠트 손실각(tan δ)이 현저하게 낮아지는 우수한 특성을 나타내며, 전도성 고분자층의 함침성 및 피막성이 우수하므로 정전용량 및 L.C.값은 종래의 커패시터와 동등 이상의 우수한 특성을 나타낸다. 따라서, 본 발명에 따라 제조된 고체 전해 커패시터는 종래의 일반적인 커패시터 제조방법에 의해 제조되었을 때 보다 일정 pH 농도를 갖는 산용액을 사용함으로써 커패시터가 갖는 전기적 특성이 향상되는 것을 알 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 일정한 pH 농도를 갖는 산성용액을 사용함으로써, 전해중합에 의해 형성된 전도성 고분자 전해질층에 비해 상대적으로 저조한 전기적 특성을 갖는 화학중합에 의해 형성된 전도성 고분자층의 도핑정도를 크게 향상시켜 전기 전도도를 증가시키는 효과가 있다. 따라서 커패시터의 내전압 및 LC 특성의 저하없이 탄젠트 손실각 및 등가직렬저항(Equivalent series resistance: ESR) 특성을 크게 개선하는 효과가 있다.
Claims (4)
- 요철이 형성된 제1 전극의 표면에 유전체 산화물층을 형성하는 공정;상기 유전체 산화물층 상부에 화학 중합으로 제1 전도성 고분자 전해질층을 형성하는 공정;상기 제1 전도성 고분자 전해질층이 형성된 소자를 pH 1 내지 pH 6인 산성용액에 함침하고 건조하는 공정;상기 제1 전도성 고분자 전해질층의 상부에 제2 전도성 고분자 전해질층을 전해중합에 의해 형성하는 공정; 및상기 제2 전도성 고분자 전해질층의 상부에 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하는 고체 전해 커패시터의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 산성용액은 황산 용액, 초산 용액, 및 염산 용액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고체전해 커패시터의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 전도성 고분자층이 형성된 소자를 상기 산성용액에 함침하는 시간은 1분 내지 60분인 것을 특징으로 하는 고체전해 커패시터의 제 조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전도성 고분자 전해질층은 피롤, 아닐린, 티오펜, 퓨란, 및 비닐렌으로 이루어진 군중에서 선택되는 단량체에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 고체전해 커패시터의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010062010A KR100861500B1 (ko) | 2001-10-09 | 2001-10-09 | 고체 전해커패시터의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010062010A KR100861500B1 (ko) | 2001-10-09 | 2001-10-09 | 고체 전해커패시터의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030030177A KR20030030177A (ko) | 2003-04-18 |
| KR100861500B1 true KR100861500B1 (ko) | 2008-10-02 |
Family
ID=29563772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020010062010A KR100861500B1 (ko) | 2001-10-09 | 2001-10-09 | 고체 전해커패시터의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100861500B1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100973660B1 (ko) * | 2008-04-01 | 2010-08-02 | 주식회사 엘지유플러스 | 전압 측정용 ｎ-타입 커넥터 |
| CN108447685A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-24 | 深圳江浩电子有限公司 | 一种高赋能电极填充装置和填充方法 |
| CN113410058A (zh) * | 2020-03-16 | 2021-09-17 | 钰邦科技股份有限公司 | 电容器单元及其制造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR880009402A (ko) * | 1987-01-13 | 1988-09-15 | 이시 겐조오 | 고해 전해질 캐패시터 |
| KR20000014776A (ko) * | 1998-08-25 | 2000-03-15 | 권호택 | 고체 전해콘덴서의 전해질층 형성방법 |
| KR20000014778A (ko) * | 1998-08-25 | 2000-03-15 | 권호택 | 고체 전해콘덴서의 전해질층 형성방법 |
-
2001
- 2001-10-09 KR KR1020010062010A patent/KR100861500B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR880009402A (ko) * | 1987-01-13 | 1988-09-15 | 이시 겐조오 | 고해 전해질 캐패시터 |
| KR20000014776A (ko) * | 1998-08-25 | 2000-03-15 | 권호택 | 고체 전해콘덴서의 전해질층 형성방법 |
| KR20000014778A (ko) * | 1998-08-25 | 2000-03-15 | 권호택 | 고체 전해콘덴서의 전해질층 형성방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030030177A (ko) | 2003-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6210450B1 (en) | Method of making solid electrolyte capacitor using a conducting polymer solid electrolytic capacitor using a conducting polymer method of making | |
| US8264819B2 (en) | Polymer based solid state capacitors and a method of manufacturing them | |
| JP3228155B2 (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
| WO2020153242A1 (ja) | 電解コンデンサおよびその製造方法 | |
| JP2765453B2 (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JP2001102255A (ja) | タンタル固体電解コンデンサおよびその製造方法 | |
| KR100861500B1 (ko) | 고체 전해커패시터의 제조방법 | |
| KR20000053593A (ko) | 고체 전해 콘덴서의 제조방법 | |
| JPH10321471A (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
| JPH11312626A (ja) | コンデンサ及びその製造方法 | |
| JP2001148330A (ja) | 金属酸化物電極上に伝導性高分子被膜を形成する方法およびこれを利用した固体電解コンデンサーの製造方法 | |
| KR100753615B1 (ko) | 전도성 고분자를 이용한 고체 전해 커패시터의 제조방법 | |
| JP2004265941A (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
| KR100753612B1 (ko) | 고체 전해 커패시터 및 그 제조방법 | |
| KR100809080B1 (ko) | 고체 전해 커패시터의 제조방법 | |
| KR100834858B1 (ko) | 고체 전해 커패시터의 제조방법 | |
| JP3963561B2 (ja) | 固体電解コンデンサおよびその製造方法 | |
| JP3800829B2 (ja) | コンデンサの製造方法 | |
| KR100671820B1 (ko) | 전도성 고분자를 이용한 전극 및 커패시터의 제조방법 | |
| KR100590986B1 (ko) | 알루미늄 고체 전해 콘덴서의 제조방법 | |
| US20020003689A1 (en) | Solid electrolytic capacitor and method for producing the same | |
| KR102337435B1 (ko) | 전해 콘덴서 및 그 제조 방법 | |
| JP2776113B2 (ja) | コンデンサの製造方法 | |
| JP4084862B2 (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
| KR101044964B1 (ko) | 플레이트형 양극리드를 포함하는 고체 전해 커패시터 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120820 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130822 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140820 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150819 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160822 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170828 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180823 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190822 Year of fee payment: 12 |